KR20010031347A - 전동기 속도제어장치 및 그 장치의 게인설정방법 - Google Patents

전동기 속도제어장치 및 그 장치의 게인설정방법 Download PDF

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하시모토 신이치
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Abstract

고속응답특성의 전동기 속도제어장치를 제공한다.
비례연산수단을 구비하여 전동기의 각속도를 제어하는 속도제어수단(1)과, 점성마찰을 시정수로 하는 1차지연계에서 모델화하는 등가강체모델(21)과, 비례연산을 실시하는 제1의 보상수단(231)과, 적분연산을 실시하는 제2의 보상수단(232)과, 속도제어수단이 출력하는 전동기의 토크신호와 제1의 보상수단의 출력과 제2의 보상수단의 출력을 가산하여 등가강체모델(21)에 입력함과 동시에 속도제어수단의 속도신호에서 등가강체모델의 출력을 뺀 차신호를 제1, 제2의 보상수단에 입력하고, 제1의 보상수단의 비례게인을 제1의 게인(ζs)과 제2의 게인(ωs)의 적(積)으로 정의하고 제2의 보상수단의 적분게인을 제2의 게인의 제곱으로 정의하고, 속도제어수단의 비례연산수단의 비례게인(Kv)에 미리 설정하는 대역설정계수(α)를 승산하여 제2의 게인(ωs)을 이루는 수단을 구비하고 등가강체모델의 출력을 검출속도로서 속도제어수단에 귀환입력한다.

Description

전동기 속도제어장치 및 그 장치의 게인설정방법{Motor speed controller and gain setting method of the controller}
본 발명은, 고속응답 가능한 전동기 속도제어장치와, 그 장치의 게인설정방법에 관한 것이다.
전동기의 속도제어장치는, 지령속도에 따라 동작하는 용도뿐 아니라 속도루프의 바깥쪽에 위치제어루프를 부가함으로써 고속위치 결정동작의 용도로도 많이 적용된다. 즉, 속도제어계는 속도지령에 대하여 고속 고정밀도로서 추종하는 것이 중요하다. 이하, 상기 기술분야에 관한 종래의 기술을 열거하고 그 특질을 설명한다.
(1) 위치차분에 의한 속도신호만 피드백하는 전동기 속도제어장치.
이 기술에서는, 고속응답을 실현하기 위해 속도루프의 비례게인을 크게 하면 검출속도의 고주파 리플성분을 증폭하여 토크파형이 흐트러지며 모터의 소리와 진동이 증대하는 문제가 발생한다. 전동기 속도제어장치로 구동하는 전동기가 기구를 움직이는 경우, 상기 토크파형의 흐트러짐이 기구 및 동력전달기구의 기계공진요소에 대한 가진원(加振源)이 되거나 상기 공진특성의 존재가 제어루프의 안정여유를 손상시키기 때문에 기구 구동시에 공진음이 발생하거나 제어계가 불안정해지는 문제점이 있으며, 따라서 상기「토크파형의 흐트러짐」과「제어루프의 안정여유 감소」에 의해 상기 전동기 속도제어장치의 비례게인의 크기가 제한되어 속도제어계의 응답특성을 개선할 수 없는 문제점이 있었다.
(2) 속도검출출력을 저역통과 필터에 통과시키는 방법.
토크파형을 매끄럽게 하기 위해 속도검출신호를 저역통과필터에 통과시켜 노이즈를 줄이는 방법을 생각할 수 있는데 위상지연의 증가가 제어루프의 안정여유를 손상시키기 때문에 속도제어계의 비례게인을 증가시킬 수 없으며 응답특성을 개선할 수 없다.
(3) 동일차원 관측자(Obeserver)를 적용하는 방법.
토크파형을 매끄러운 모양으로 하고 또한 제어루프의 안정여유를 확보하기 위해 동일차원(상태) 관측자를 속도제어계에 병합하는 것을 생각할 수 있다. 동일차원의 상태관측자는 예측형이기 때문에 위상지연이 적은 속도신호를 출력하는 것은 용이하게 상상 또한 실현할 수 있다.
(4) 등가강체(等價剛體) 관측자에 의한 제진(制振)제어방법.
기계공진요소의 영향이 있는 기구계를 구동하는 속도제어계의 비례게인을 제어루프의 안정여유를 확보하여 증대하는 수단으로서, 일본국「특원평6-127859」(특개평7-337057)와 「특원평7-233528」(특개평9-56183)이 있다. 이것은 등가강체 관측자와 저역통과필터, 고역통과필터, 제진이득으로 이루어지는 제어구조를 속도제어계에 추가한 제어장치이다.
본 발명에 관한 과제를 정리하면 이하의 4가지가 된다.
(a) 일반적으로 상태관측자에서는 쿨롱마찰 등의 외란에 의해 검출속도에 정상편차를 발생시키기 때문에 가령 속도제어계가 비례적분형이더라도 속도제어계의 출력이 지령속도와 일치하지 않는 문제가 있다. 따라서 통상의 상태관측자는 그대로는 속도제어계에 병합할 수 없다.
(b) 등가강체 관측자를 이용한 전동기 제어장치에는 조정해야 할 파라미터 수가 많다. 속도제어계의 통상의 제어파라미터에 더해 관측자게인과 저역통과필터의 시정수(時定數)와 고역통과필터의 시정수와 제진이득의 적어도 합계 3개의 파라미터의 추가조정이 필요하다.
(c) 속도제어계가 고속응답화하는 조정순서가 없거나 또는 복잡.
이와 같이 종래 기술로서는 조정해야 할 파라미터가 많기 때문에 조정순서가 복잡해져 조정순서를 제시할 수 없는 문제가 있었다.
이 해결책으로서 종래에는 관측자게인을 속도제어계의 게인보다 크게 취함으로써 관측자의 움직임특성이 속도제어계의 움직임특성에 영향을 주지 않게 설정하여 제어계 조정을 간략화하는 경우가 많다.
(d) 관측자를 병합한 속도제어계가 용이하게 응답특성을 개선할 수 있는 구조로 되어 있지 않다. 즉 이 경우 관측자(필터로서)의 컷오프주파수가 높기 때문에 기계공진성분을 관측자에서는 충분히 낮출 수 없으며 역시 속도제어계의 비례게인을 증대시킬 수 없었다(상세한 것은 후술하기로 한다).
이상의 검토에 의해 본 발명의 목적은, 등가강체 관측자를 병합한 속도제어계에 있어서, 조정해야 할 파라미터가 적고 속도제어계의 비례게인을 증가시킬 수 있는 제어구조를 가진 제어장치의 제공과, 상기 제어장치에 있어서 용이하게 속도응답을 고속화할 수 있는 조정순서를 제시하는 데 있다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 전동기 속도제어장치의 원리를 나타낸 블록선도이고,
도 2a는 도 1d의 블럭선도와 조건부인 등가의 블록선도이고,
도 2b는 비례제어로 실현하는 속도제어수단이고,
도 2c는 비례적분제어로 실현하는 속도제어수단이고,
도 2d는 적분비례제어로 실현하는 속도제어수단이고,
도 3은 본 발명의 전동기 속도제어장치 및 동 장치의 게인설정방법의 일실시예에 관한 블럭선도이고,
도 4a 내지 도 4c는 도 3에 나타낸 일실시예에 있어서 계산기시뮬레이션 결과를 나타낸 설명도이다.
이하의 기술에 있어서, 기호의 의미를 다음과 같이 한다.
s : 라플라스 연산자
ζs: 관측자의 감쇠정수
ωs: 관측자의 주파수대역
kv: 비례게인
Cf(s) : 후술하는 안정화 보상기의 전달함수
상기 과제를 해결하기 위해 제1항에 기재된 발명에 따르면,
비례연산수단을 구비하여 전동기의 각속도를 제어하는 속도제어수단과,
점성마찰을 시정수로 하는 1차지연계에서 모델화하는 등가강체모델과,
비례연산을 실시하는 제1의 보상수단과,
적분연산을 실시하는 제2의 보상수단과,
상기 속도제어수단이 출력하는 전동기의 토크신호와 상기 제1의 보상수단의 출력과 상기 제2의 보상수단의 출력을 가산하여 상기 등가강체모델에 입력함과 동시에 상기 속도제어수단의 속도신호에서 상기 등가강체모델의 출력을 뺀 차신호를 상기 제1의 보상수단과 상기 제2의 보상수단에 입력하는 수단과,
상기 제1의 보상수단의 비례게인을 제1의 게인(ζs)과 제2의 게인(ωs)의 적(積)으로 정의하고 상기 제2의 보상수단의 적분게인을 상기 제2의 게인의 제곱으로 정의하고,
상기 속도제어수단의 상기 비례연산수단의 비례게인(Kv)에 미리 설정하는 대역설정계수(α)를 승산하여 상기 제2의 게인(ωs)을 이루는 수단을 구비하고 상기 등가강체모델의 출력을 검출속도로서 상기 속도제어수단에 귀환입력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제2항에 기재된 발명에 따르면, 제1항에 기재된 전동기 속도제어장치의 게인설정에 있어서,
상기 대역설정계수를 미리 설정한 값으로 취하고,
상기 속도제어수단의 비례연산수단의 비례게인을 속도제어계의 발진한계 직전까지 증가시켜 상기 대역설정계수를 미리 설정한 값보다 낮은 값으로 변경하여 상기 속도제어수단의 비례연산수단의 비례게인을 속도제어계의 발진한계 직전까지 증가시키는 것을 반복하는 것을 특징으로 한다.
도 1a 내지 도 1d는, 본 발명의 전동기 속도제어장치의 기초가 되는 속도제어장치의 원리를 나타낸 블럭선도이다. 기계공진을 동반하는 제어대상은, 동일한 출원인에 관한 일본국 특개평7-337057호 공보와 특원평7-233528에서 이미 출원완료되었으며 그것은 도 1a에 도시한 등가강체(101)와 기계공진계(102)로 분리한 블럭선도로 표현할 수 있다. 설명을 간단히 하기 위해 전동기 등의 점성마찰이 작다고 생각하여 Do=0으로 한다. 또한 관성(inertia)도 J=1로 간단화된다.
상기 문제점에서 우선 외란보상기능을 가진 동일차원 관측자가 필요하기 때문에 본 발명에서는 외란보상기능을 갖춘 등가강체 관측자(특개평7-337057호 기재)를 이용하면 전동기의 검출속도와 토크지령신호를 입력으로 하는 관측자가 도 1a에 도시한 구조로 구성할 수 있다. 단 본 발명에서는 상기 공개공보에 개시된 기술과는 달리 등가강체 관측자(110)의 등가강체모델(111)의 출력을 검출속도로서 속도제어계에 피드백한다. 이에 따라 속도를 출력으로 하는 등가강체 관측자를 병합한 속도제어계를 구성할 수 있다. 관측자의 안정화보상기(112)는 하기의 수학식 1로 도시된다.
도 1a의 속도제어수단(1O3)은, 속도지령과 속도피드백을 입력하고 전동기의 토크를 출력할 수 있으면 되고 제어구조상의 규정은 불필요하다. 대표예로서 비례제어, 비례적분제어, 적분비례제어의 각 제어구조를 각각 도 2b 내지 도 2d에 도시한다.
통상은 이 단계까지 블럭선도를 종합해 보면 더 이상의 변형을 실행하지 않지만, 본 발명에서는 등가강체 관측자(110)를 병합한 속도제어계의 구조를 본질적으로 해석하기 위해 한층 더 변형을 시도한다.
도 1a의 블록선도를 (a)→(b)→(c)로 변형하면 속도피드백 패스는 2개의 등가 피드백루프(바깥쪽과 안쪽 2개)로 분리할 수 있다는 것을 알 수 있다. 도 1c 중 안쪽의 등가 피드백루프는 도 1d와 같이 더 변형할 수 있다.
안쪽의 등가 피드백루프의 블럭의 전달함수(Gin(s))는 수학식 1에서 하기의 수학식 2로 된다.
분자가 s의 제곱항 뿐이고, 분모가 s의 2차 다항식이기 때문에 Gin(s)의 블럭은 고역통과필터이다.
바깥쪽의 등가 피드백루프의 블럭의 전달함수(Gout(s))는 하기의 수학식 3이 된다.
분자가 s의 1차 다항식이고 분모가 s의 2차 다항식이기 때문에 Gout(s)의 블럭은 저역통과필터이다.
상기 안쪽과 바깥쪽의 등가 피드백루프의 본질을 생각하기 위해 도 1d에서 부하기계의 강성이 높은 이상상태를 생각한다. 이 때 R(s)=1로 가정할 수 있기 때문에 안쪽과 바깥쪽의 등가 피드백루프를 정리하면 하기의 수학식 4가 된다.
수학식 4에서, 도 1a에 도시한 동일차원의 등가강체 관측자를 병합한 속도제어계는, 속도신호의 저역성분을 피드백하는 바깥쪽과, 고역성분을 피드백하는 안쪽의 각 피드백루프를 등가적으로 가진다고 볼 수 있다.
일반적으로 속도제어계의 안정화에는 제어루프의 고주파역의 위상특성이 관계되어 있으며 외란억압성능 등의 정상특성에는 제어루프의 저주파역의 게인특성이 관계되어 있는 것으로 알고 있다. 도 1d에 있어서, 고역통과필터와 저역통과필터의 주파수대역을 속도제한루프로 목표로 하는 대역보다도 낮게 설정하는(ωs의 설정에 의한) 경우, 제어루프의 안정성은 안쪽의 루프로 결정되며 정상특성은 바깥쪽 루프로 결정된다. 안쪽의 루프는 기계공진요소(R(s))를 통과하지 않기 때문에 고역통과필터의 대역을 ωs에 의해 적절하게 설정함으로써 속도루프게인을 증가시킬 수 있고 속도제어계의 목표응답특성이 개선될 수 있다는 것을 알 수 있다. 종래의 선행발명에는 관측자 병합제어계의 이와 같은 성질을 이용할 생각이 없었기 때문에 막연하게 관측자의 주파수대역을 제어계의 주파수대역보다도 넓게 잡고 있었다. 예컨대 하기의 수학식 5로 하고 있었다.
ωs> 2KV
이러한 경우, 상기 안쪽 루프의 안정화 작용이 거의 없어지기 때문에 바깥쪽 루프만으로도 안정화와 정상특성개선을 동시에 꾀하게 되어 관측자를 이용하지 않은 경우와 동일하다. 즉 안쪽 루프의 장점을 살리지 못하게 된다.
본 발명에서는 상기 안쪽 및 바깥쪽 루프를 적극적으로 이용하여 속도루프의 응답특성을 개선하기 위해 대역설정계수(α)를 사용하여 ωs를 하기의 수학식 6으로 결정하고,
ωs= αKV
상기 α를 하기의 수학식 7로 한다.
α < 1
이와 같이 함으로써 관측자의 주파수대역이 자동적으로 속도제어루프로 목표로 하는 대역(속도루프게인(KV)으로 거의 결정된다)보다 낮게 설정할 수 있으며 응답특성을 개선할 수 있는 제어구조를 구축할 수 있게 된다.
관측자의 ζs는 0.7∼2.0의 적당한 값으로 고정시키면 된다.
상기 α는 기계의 강성이나 기계공진주파수, 거기에 속도제어계의 목표 등을 고려하여 0.01∼1.00의 범위에서 적당한 값을 설정한다. 상기 α는 0 이외의 값이라면 제어계를 불안정화하지 않고 속도제어계의 안정화보상기 파라미터 설정과 독립하여 설정할 수 있기 때문에 파라미터 설정이 용이하다.
도 2a 내지 도 2d는, 도 1d의 블럭선도와 조건부인 등가의 블럭선도이다. α를 적절히 결정하더라도 제어계가 불안정화되지 않는 이유를 다음에 설명한다. 관측자만에 의한 제어계의 안정성을 생각하기 위해 R(s)=1로 가정하고 기계공진을 제외하면 도 1d의 블럭선도는 도 2a가 된다. 도 2a 내지 도 2d의 속도피드백 패스 중 블럭의 전달특성은 수학식 2와 수학식 3 및 수학식 6으로부터 하기의 수학식 8이 된다.
수학식 8에서 상기 범위의 ζs에 대하여 분모의 다항식은 안정적이며 또한 오른쪽변=1이기 때문에 속도제어루프는 0 이외의 상기 α의 값에 대하여 안정적이다.
도 3은, 본 발명의 전동기 속도제어장치 및 동 장치의 게인설정방법에 관한 블록선도이다.
도면 중 속도제어장치(1)는 전동기(미도시) 및 전동기의 토크를 제어하는 수단(미도시)으로 이루어지는 토크제어장치(11)와, 안정화보상기(12)와 관성보상게인(13)을 갖춘 속도제어계이다. 10은 등가강체이고 블럭중의 J는 전동기와 부하기구의 전체 관성, Do는 전동기와 부하기구의 점성마찰, 14는 기계공진계이다.
상기 안정화보상기(12)는 속도지령신호와 속도피드백신호를 입력하고 가속도신호를 검출한다. 가속도신호에 관성보상게인(13)을 걸어 토크지령신호를 출력한다. 속도제어계를 비례제어(P제어)로 하는 경우에는 상기 안정화보상기(12)는 속도지령신호에서 속도피드백신호를 감산하는 감산블럭과 비례연산요소로 하고, 비례적분제어(PI제어)일 때에는 상기 감산블럭과 비례요소와 적분요소로 구성한다. 적분비례제어(IP제어)시에도 상기 감산블럭과 비례요소와 적분요소로 구성할 수 있다. 어느 경우라도 비례게이트는 KV이다.(이들 보상기의 구조를 도 2b 내지 도 2d에 도시하고 있다.)
상기 토크제어장치(11)는 상기 토크지령신호를 입력하고 전동기의 토크를 제어하여 전동기의 속도신호를 출력한다. 전동기가 각도센서만 갖추고 있는 경우, 검출각도의 차분연산에 의해 각속도신호를 얻어 이것을 검출속도신호로서 출력한다.
속도관측자로서 적용하는 등가강체 관측자(2)는 등가강체모델(21)과, 전동기의 관성과 부하의 관성을 더한 전체 관성(J)으로 정의하는 관성모델(22)과, 관측자의 안정화보상기(23)로 구성한다.
관측자의 안정화보상기(23)는 제1의 보상수단인 비례연산수단(231)과 제2의 보상수단인 적분연산수단(232)으로 구성한다.
비례연산수단(231)의 게인은 제1의 게인인 ζs와 제2의 게인인 ωs의 적을 2배로 한 것으로 정의하고 적분연산수단(232)의 게인은 ωs의 제곱으로 정의한다. ζs는 관측자의 감쇠정수이다. 관측자의 주파수대역 ωs는 대역설정정수(α)와 속도제어계의 비례게인(KV)과의 적으로 정의한다.
속도관측자에 관해서, 전동기의 모델(21)과 전체 관성모델(22)과 관측자의 감쇠정수(ζs)는 미리 값을 설정할 수 있기 때문에 대역설정정수(α)만이 조정해야 할 파라미터이다. 즉 속도제어계의 각 제어파라미터 외에는 대역설정정수(α)만 조정하면 된다.
다음에 게인조정순서의 예를 설명한다.
대역설정계수(α)를 조정함으로써 상기 속도제어수단의 비례연산수단의 비례게인(KV)을 증가시키는 조정순서예를 이하에 도시한다.
단계 1 : 대역설정계수(α)를 미리 설정한 값으로 잡는다.
단계 2 : 상기 속도제어수단의 비례연산수단의 비례게인(KV)을 속도제어계의 발진한계(진동을 시작하는 한계) 직전까지 증가시킨다.
단계 3 : 상기 대역설정계수(α)를 미리 설정한 값보다 낮은 값으로 변경한다.
단계 4 : 상기 속도제어수단의 비례연산수단의 비례게인(KV)을 속도제어계의 발진한계(진동을 시작하는 한계) 직전까지 증가시킨다.
단계 5 : 상기 단계 3과 단계 4를 반복함으로써 상기 속도제어수단의 비례연산수단의 비례게인(KV)을 단계 2의 한계값보다 증가시킬 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는, 본 발명의 전동기 속도제어장치 및 동 장치의 게인설정방법의 도 3에 도시한 일실시예에 있어서 계산기시뮬레이션 결과를 도시한 설명도이다. 간단하게 하기 위해 속도제어계는 비례제어계로 하고 속도지령은 직선가속파형으로 하였다.
도 4a는, 상기 속도제어수단의 비례게인을 발진이 시작되는 값(KV=188[1/s])으로 설정한 경우이다. 전동기의 토크파형과 속도파형의 진동이 성장하여 속도제어장치로서 사용할 수 있는 상태가 아니기 때문에 더 이상 속도지령으로의 추종성능을 향상시킬 수 없다.
도 4b는, 속도제어수단의 각 제어게인(KV=188[1/s])을 그대로 등가강체 관측자를 속도추정기로서 병합한 경우이다.
전동기의 토크파형과 속도파형진동이 없어졌으며 속도제어장치로서 여유를 갖고 사용할 수 있다. 이 때문에 속도지령으로의 추종성능 개선을 기대할 수 있다. 대역설정계수(α)는 10%로 하며 본 발명의 원리로서 설명한 바와 같이 상기 대역설정계수를 낮춤으로써 제어계의 안정성이 회복된다는 것을 알 수 있다.
도 4c는 상기 등가강체 관측자를 속도추정기로서 병합한 상태에서 대역설정계수를 그대로(α=10%) 속도제어수단의 비례게인만을 188[1/s]에서 565[1/s]로, 즉 3배로 증가시킨 경우이다.
작은 진동도 금방 감쇠되기 때문에 속도제어장치로서 사용할 수 있다.
속도지령으로의 추종특성이 도 4a의 경우에 비해 현저히 개선되어 있는 것을 알 수 있다. 대역설정계수를 낮춘 것 뿐인 매우 간단한 조정에 의해 속도제어수단의 비례게인(KV)이 간단하게 3배로 증가되어 본 발명의 목적이 충분히 달성되었다는 것을 이해할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기구를 구동하는 속도제어장치에 있어서, 기계공진현상의 발생을 억제하면서 상기 속도제어장치의 비례게인을 증가시킬 수 있는 효과가 있기 때문에 상기 속도제어장치의 지령추종특성을 현저히 개선할 수 있다.
특히 본 발명의 시뮬레이션 결과에 의하면, 기계공진현상의 존재에도 불구하고 간단한 게인조정으로 비례게인을 3배나 개선할 수 있다는 현저한 개선효과가 있다.
더욱이, 등가강체 관측자를 병합한 속도제어계에 있어서, 원래 속도제어계로서 조정해야 할 제어파라미터에 추가하여 조정해야 할 파라미터가 대역설정 정수뿐인 겨우 1개로 충분하다는 효과도 있다(종래의 선행발명은 2개 이상 필요했다).
이로써「대역설정 정수를 낮춤으로써 속도제어수단의 비례게인을 높인다」와 같은 식으로 상기 제어장치에 있어서 용이하게 속도응답을 고속화할 수 있는 조정순서를 구체적으로 제시할 수 있는 효과가 있음과 동시에 상기의 조정이 단순하기 때문에 광범위하면서 고성능의 속도제어장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은, 전동기 속도제어장치로 구동하는 전동기가 기구를 움직이는 경우에 기계공진현상의 발생을 억제하고 비례게인을 증대시켜 고속지령추종성을 필요로 하는 용도로 이용할 수 있다.

Claims (2)

  1. 비례연산수단을 구비하여 전동기의 각속도를 제어하는 속도제어수단과,
    점성마찰을 시정수로 하는 1차지연계에서 모델화하는 등가강체모델과,
    비례연산을 실시하는 제1의 보상수단과,
    적분연산을 실시하는 제2의 보상수단과,
    상기 속도제어수단이 출력하는 전동기의 토크신호와 상기 제1의 보상수단의 출력과 상기 제2의 보상수단의 출력을 가산하여 상기 등가강체모델에 입력함과 동시에 상기 속도제어수단의 속도신호에서 상기 등가강체모델의 출력을 뺀 차신호를 상기 제1의 보상수단과 상기 제2의 보상수단에 입력하는 수단과,
    상기 제1의 보상수단의 비례게인을 제1의 게인(ζs)과 제2의 게인(ωs)의 적(積)으로 정의하고 상기 제2의 보상수단의 적분게인을 상기 제2의 게인의 제곱으로 정의하고,
    상기 속도제어수단의 상기 비례연산수단의 비례게인(Kv)에 미리 설정하는 대역설정계수(α)를 승산하여 상기 제2의 게인(ωs)을 이루는 수단을 구비하고 상기 등가강체모델의 출력을 검출속도로서 상기 속도제어수단에 귀환입력하는 것을 특징으로 하는 전동기 속도제어장치.
  2. 제1항에 기재된 전동기 속도제어장치의 게인설정에 있어서,
    상기 대역설정계수를 미리 설정한 값으로 취하고,
    상기 속도제어수단의 비례연산수단의 비례게인을 속도제어계의 발진한계 직전까지 증가시켜 상기 대역설정계수를 미리 설정한 값보다 낮은 값으로 변경하여 상기 속도제어수단의 비례연산수단의 비례게인을 속도제어계의 발진한계 직전까지 증가시키는 것을 반복하는 것을 특징으로 하는 전동기제어장치의 게인설정방법.
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW412669B (en) * 1998-09-28 2000-11-21 Yaskawa Denki Seisakusho Kk Position control apparatus
CN1242308C (zh) * 2000-05-15 2006-02-15 株式会社安川电机 定位伺服控制器
JP3835528B2 (ja) * 2001-07-19 2006-10-18 株式会社安川電機 速度制御装置
KR20040093160A (ko) * 2002-03-20 2004-11-04 가부시키가이샤 야스카와덴키 제어 정수 조정 장치
US6844693B2 (en) * 2002-03-29 2005-01-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Position control apparatus for motor
JP3850363B2 (ja) * 2002-10-21 2006-11-29 山洋電気株式会社 モータの位置制御装置
JP4720151B2 (ja) * 2004-11-16 2011-07-13 株式会社安川電機 リニアモータ制御装置
US8120302B2 (en) * 2006-05-26 2012-02-21 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Servo control apparatus
JP2008029177A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Ricoh Co Ltd 半導体装置
WO2008075558A1 (ja) * 2006-12-21 2008-06-26 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki 位置制御装置
PL2229610T3 (pl) * 2007-12-14 2019-08-30 Itt Manufacturing Enterprises Llc Równowaga synchronicznego momentu obrotowego w układach wielopompowych
JP2010055470A (ja) * 2008-08-29 2010-03-11 Fuji Electric Systems Co Ltd 機械制御装置
JP5369225B1 (ja) * 2012-06-22 2013-12-18 ファナック株式会社 アンプ保護機能を備えた同期電動機の制御装置及び制御方法
JP6353731B2 (ja) * 2014-08-04 2018-07-04 日本電産サンキョー株式会社 モータシステム
KR101734718B1 (ko) * 2015-12-14 2017-05-11 현대자동차주식회사 전동식 파워 스티어링용 모터의 외란 보상 시스템
CN106406093B (zh) * 2016-10-12 2019-10-11 闽江学院 超声波电机伺服控制系统不对称滞回补偿控制装置
CN106553563B (zh) * 2016-12-06 2019-06-25 广东高标电子科技有限公司 一种电动车的控制方法及装置
CN113167700A (zh) * 2018-12-21 2021-07-23 株式会社岛津制作所 材料试验机及材料试验机的控制方法
CN111782049B (zh) * 2020-07-02 2023-12-01 瑞声科技(新加坡)有限公司 马达应用频率带宽的评估方法及设备、存储介质

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4733149A (en) * 1985-05-31 1988-03-22 Kollmorgen Technologies Corporation Adaptive control system
US4821168A (en) * 1985-10-15 1989-04-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Control system with improved robustness to disturbances
US5223778A (en) * 1992-09-16 1993-06-29 Allen-Bradley Company, Inc. Automatic tuning apparatus for PID controllers
US5384526A (en) * 1993-07-13 1995-01-24 Wangdat, Inc. PI or PID control loop with self-limiting integrator
JP3372635B2 (ja) * 1994-03-14 2003-02-04 キヤノン株式会社 制御装置
JP3360935B2 (ja) 1994-06-09 2003-01-07 株式会社安川電機 電動機制御系における機械共振検出装置及び制振制御装置
JP3296527B2 (ja) * 1994-08-05 2002-07-02 株式会社安川電機 モータ速度制御装置
JP3203989B2 (ja) * 1994-10-25 2001-09-04 松下電器産業株式会社 モータの速度制御装置
JP3189865B2 (ja) 1995-08-18 2001-07-16 株式会社安川電機 機械振動検出装置および制振制御装置

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